光通信基础知识传送网新业务介绍

1GSM网络基础光通信系统概述光通信系统光纤知识光通信系统光缆知识主要内容2GSM网络基础3一、GSM网络结构GSM系统的组成GSM的网络结构4一、GSM网络结构GSM系统的组成网络子系统NSS组成基站子系统BSS操作维护子系统OSS移动台MS51、GSM系统的组成网络子系统NSS移动业务交换中心MSC归属位置寄存器HLR组成访问位置寄存器VLR鉴权中心AUC设备识别寄存器EIR注：大容量网络中，一个NSS可包含若干个MSC、VLR和HLR61、GSM系统的组成网络子系统NSSMSC：网络的核心功能：系统的电话交换功能；接口功能；为移动用户提供一系列业务；支持移动性能和其他网络功能类型：MSC：GMSC（网关MSC）：与其他网络互连TMSC（汇接MSC）：长途转接注：GMSC和TMSC可完成MSC的基本功能71、GSM系统的组成网络子系统NSSHLR：静态数据库（中央数据库）功能：存储该HLR管理的所有移动用户的相关数据。存储用户信息（入网信息、业务信息等）；用户的位置信息；两个号码（MSISDN、IMSI）注：管理移动用户的重要数据库VLR：动态数据库功能：进入其控制区域内已登记移动用户的相关信息，提供建立呼叫接续的必要条件。81、GSM系统的组成网络子系统NSSAUC：安全性管理功能：存储鉴权信息、加密密钥，防止无权用户接入系统，并保证无线接口的移动用户的信息安全。注：AUC属于HLR的一个功能单元。EIR：移动设备安全功能：存储国际移动设备识别码IMEI，防止非法设备入网使用注：目前我国的GSM系统均未安装EIR。91、GSM系统的组成基站子系统BSSBSS负责无线收发和无线资源管理。组成：基站控制器BSC、基站收发信机BTSBSC功能：各种接口管理、无线资源和无线参数管理。包括BSC区内切换、移动台功率控制等。BTS功能：由BSC控制并服务于某小区的无线收发信设备，实现BSC与无线信道间的转接、BTS与MS间的无线传输及相关的控制。注：一个MSC监控一个或多个BSC，每个BSC控制多个BTS。101、GSM系统的组成操作维护子系统OSSOSS功能包括：移动用户管理：由HLR完成；移动设备管理：由EIR完成；网络操作和维护：由OMC完成，包括对BSS、NSS进行操作维护管理。移动台MS用户使用的设备，提供与用户间的接口。注：MS需插入SIM卡（用户识别模块）才能正常使用，紧急呼叫除外。112、GSM的网络结构无线覆盖区域结构12省间中心（北京）省间中心（广州）省中心（南宁)县间中心(桂林）县中心(阳朔）省间中心省间中心（上海）省中心（杭州)县间中心(宁波）县中心(余姚）一级干线一级干线二级干线本地网线路（C3）站站站站本地网线路（C4）长途干线本地网线路1、我国线路网结构132、长途通信线路系统组成终端站（南宁）有人中继站（王灵）无人中继站无人中继站无人中继站有人中继站终端站（桂林）分路站（柳州）有人中继站中继段143、本地网通信线路系统组成地区中心县中心2县中心3县中心4县中心5县中心6县中心1站点5站点4站点2站点1站点3站点7站点8站点6站点9站点10省中心C3层C4层15光通信系统概述16光通信系统通信传输网常用的物理媒体——光纤、微波、电缆以光纤为通信载体，可提供高速往外通道的光纤传输网已成为目前通信传输网的主要部分。一个基本的光纤通信系统由三大部分构成：光发射设备、光纤光缆、光接收设备。调制光源光电检测放大恢复输入电信号输出电信号光发射机光纤光缆光接收机光纤通信系统的基本构成17光通信系统——概述1、光纤通信光波为载波，光导纤维为传输介质的通信方式2、光纤通信的特点(1)优点：传输频带极宽，通信容量很大传输衰减小，距离远信号串扰小，传输质量高抗电磁干扰，保密性好光纤尺寸小，重量轻，便于运输和敷设耐化学腐蚀，适用于特殊环境原材料资源丰富,节约有色金属(2)缺点：光纤弯曲半径不宜过小光纤的切断和连接操作技术要求较高分路、耦合操作繁琐18光通信系统——概述3、光缆线路特点：(1)光缆线路的中继距离长。(2)光缆线路一般无需进行充气维护，因为绝大部分光缆均为充油光缆，即缆芯中均充满了石油膏。(3)光缆接头装置及剩余光缆的放置必须按规定方法进行，以保证光纤应有的曲率半径，尽可能地减少光信号衰减。(4)在水泥管孔中布放多条光缆时均需加塑料子管保护。(5)光纤的接续方法与接续设备均比电缆线路复杂，技术含量更高。19光通信系统光纤知识20光通信系统——通信光纤1、光纤(1)光纤的结构光纤由两种不同折射率的玻璃材料拉制而成。多模纤芯的标称直径为50μm或62.5μm，单模光纤纤芯的标称模称直径为9～10μm。D纤芯（n1）包层（n2）D为光纤纤芯直径或模场直径光纤的基本结构21光通信系统——通信光纤一次涂覆层油膏松套管(PBT)光纤松套光纤光纤一次涂覆层缓冲层二次涂覆层紧套光纤(1)光纤的结构22光通信系统——通信光纤(2)光纤的分类按光纤的材料分：石英光纤、塑料光纤(正在研究、试用阶段)按光纤剖面折射率分布分：阶跃型光纤、渐变型光纤见下图按传输的模式分：多模光纤、单模光纤按ITU-T建议分：G.651(渐变型多模光纤)、G.652(普通单模光纤)、G.653(色散位移光纤)、G.654(1550nm性能最佳光纤)、G.655光纤(非零色散位移光纤)23光通信系统——通信光纤n1n2n1n2N(r)n2（a）阶跃型单模光纤（b）阶跃型多模光纤（c）渐变型多模光纤阶跃型光纤、渐变型光纤242、光纤的导光原理n1为纤芯折射率n2为包层折射率12阶跃型光纤的导光原理n2n1光通信系统——通信光纤253、单模光纤的主要参数(1)几何特性：模场直径9～10μm，偏差小于10％；模场同心度误差不得大于1μm，实际商用小于0.5μm。(2)弯曲损耗：宏弯损耗G.652在1550nm,100圈直径为60mm的光纤所增加的损耗不得大于1dB，G.655光纤不应大于0.5dB。(3)衰减：表明了光纤对光能的传输损耗，是对光纤质量评定和确定光纤通信系统中继距离的重要依据。产生衰减的原因：光吸收、光散射常用光纤平均衰减：G.652光纤（B1）1310nm波长:衰减平均值≤0.36dB/km1550nm波长:衰减平均值≤0.22dB/kmG.655光纤（B4）1550nm波长:衰减平均值≤0.22dB/km光通信系统——通信光纤26光通信系统——通信光纤27（4）色散光纤数字通信中，由于光纤中的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分来携带的，这些不同的频率成分和不同的模式成分的传输速率不同，从而引起色散。是影响光纤带宽，限制光纤传输容量的参数。采用色散补偿光纤来降低。色散种类：模间色散（单模光纤无模间色散）波长色散（材料色散、波导色散、折射剖面色散）色散表示方法：群时延差常用光纤色散(系数)G.652光纤（B1）:（1）在1288～1339nm范围内色散系数不大于3.5ps/nm.km（2）1550nm波长的色散系数不大于18ps/nm.kmG.655光纤（B4）:0.1ps/（nm.km）≤D（λ）≤10.0ps/（nm.km）光通信系统——通信光纤28(5)截止波长：λcc单模光纤通常存在某一波长，当所传输的光波长超过该波长时，光纤就只能传播一种模式(基模)的光，而在该波长之下，光纤可传输多种模式(包含高阶模)的光。规定截止波长的目的：确保单模传输条件，防止模式噪声的影响。参考数据：ITU-TG.652光纤在长2m光纤上的截止波长控制范围：1100～1280nm，在长22m光缆上小于1260nm(满足一种指标即可)，G.655光纤未作规定，但应小于1480nm。光通信系统——通信光纤29(6)光纤的机械特性拉力强度：由光纤表面的微裂纹决定筛选应力：0.69GPa静态疲劳：微裂纹、水分和一定的应力(7)光纤的非线性效应在带有掺铒放大器密集波分复用大容量、超高速的光纤通信系统中，由于大的光功率引起信号与光纤的相互作用而产生各种非线性效应。非线性效应种类：自相位调制效应(SPM)受激拉曼散射(SRS)四波混频(FWM)光通信系统——通信光纤304、单模光纤的选用选用原则：（1）工作波长因素G.652光纤在1550nm窗口衰减小，但其在1550nm窗口色散大，不利于高速系统的长距离传输。G.653光纤在1550nm窗口色散为零，但其在波分复用时会出现四波混频效应，故被限用于单信道高速系统。G.655光纤在1550nm窗口衰减小、色散低，大大减少四波混频效应，故其可用于远距离、波分复用、高速系统。新建系统在传输速率和价格允许的条件下，应优选G.655光纤。扩容系统将原系统的G.652光纤的工作波长选择到1550nm波长，可用色散补偿光纤来解决色散问题。（2）衰减和非线性因素对采用波分复用和光纤放大器的高速系统较优先选用G.655光纤和G.652D光纤。光通信系统——通信光纤31光通信系统——通信光纤（3）G.652D光纤的发展与应用G.652光纤可细分为A、B、C、D四个子类。其中G.652A和G.652B为常规单模光纤，其水峰处衰减未作优化；G.652C和G.652D为低水峰单模光纤，永久地降低水峰的衰减。几种G.652光纤的主要性能区别：1、G.652C/D规定了1383NM衰减特性，并经氢老化试验，使OH漂移出长波长，大于1700nm，不在光通信系统的工作波长范围内2、G.652B相对于G.652A，PMDQ链路值由0.5降低至0.23、G.652D相对于G.652B，降低了水峰衰减，相对于G.652C降低了偏振模色散。32光通信系统——通信光纤G.652D光纤的衰减光谱曲线0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.45123012501270129013201340137013821385140014301460148015101530156015751600[um][dB/km]33光通信系统——通信光纤（4）单模光纤的光波段划分：波段波长范围（nm）O1260-1360E1360-1460S1460-1530C1530-1565L1565-1625U1625-1675工作波段区别：1、G.652A：O+C2、G.652B：O+C+L3、G.652C：O+E+S+C+L4、G.652D：O+E+S+C+L34光通信系统——通信光纤（5）、G652D光纤的应用G.652D光纤在CWDW系统中的应用1、城域网中“G.652D光纤+CWDM”非常具有吸引力。由于G.652D光纤开通了全波段使用，因此适合于信道间隔大的CWDM，能显著降低系统成本。目前，一些主流光传输设备供应商纷纷推出了商用的CWDM系统，支持8波并可升级到18波系统。只有低水峰光纤（G.652D）才能支持18波CWDM系统。2、G.652D光纤在DWDM系统中的应用低水峰光纤为城域DWDM系统提供了更高的灵活性，优化波段分配。比如将2.5Gb/s光通道安排在S、C及L波段，而将10Gb/s光通道安排在E波段。由于E波段的色度色散较小（相当于C波段色散的一半左右），10Gb/s光通道的色散受限距离将延长一倍，即160公里以上，这样系统不需要色散补偿，保证系统的透明性。3、G.652D光纤在用户接入网中的应用G.652D光纤在“最后一公里”的用户接入网中同样大有可为，如基于PON技术系统。目前，国外运营商已经普遍采用G.652D光纤。并逐步淘汰G.652（A、B、C）光纤。而国内市场，目前已经有部分运营商开始指定使用G.652D光纤，但用量还不是很大。35光通信系统——通信光纤（6）、关于在传输网络建设中的光纤选择等方面的相关建议（一）G.652和G.655光纤的传输应用选择目前，应用于长途骨干和城域网的光纤主要是G.652和G.655两种光纤。对于基于2.5Gb/s及其以下速率的WDM系统，G.652光纤是最佳选择；G